Yeni enerji araçları için AC/DC şarj istasyonlarının topraklama koruma testi

1. Şarj kazıklarının topraklama koruması

Elektrikli araç şarj istasyonları iki tipe ayrılır:AC şarj istasyonlarıve DC şarj istasyonları. AC şarj istasyonları 220V AC güç sağlar ve bu güç, araç üzerindeki şarj cihazı tarafından yüksek voltajlı DC güce dönüştürülerek güç bataryasını şarj eder.DC şarj direkleri380V üç fazlı AC güç sağlar ve bu sayede araç içi şarj cihazına gerek kalmadan, hızlı şarj portu üzerinden doğrudan bataryayı şarj eder. GB/T20234.1 ulusal standardı, araç arayüzleri ve güç kaynağı arayüzleri için gereksinimleri açıkça belirtir.AC EV şarj cihazlarıUlusal standart yedi pinli arayüzü kullanın,DC şarj cihazlarıUlusal standart dokuz pinli arayüzü kullanın. Araç tarafında bulunan iki şarj arayüzünün PE pinleri, her ikisi de topraklama terminalleridir (Şekil 1'e bakınız). Topraklama kablosu PE'nin işlevi, elektrikli araç gövdesini AC üzerinden güvenilir bir şekilde topraklamaktır.elektrikli araç şarj istasyonuUlusal standart GB/T 18487.1'e göre, elektrikli aracın şarj modunun normal şekilde çalışması için güç kaynağı ekipmanının topraklama kablosu PE, elektrikli araç gövdesi topraklamasına (Şekil 1'deki PE pimi) bağlanmalıdır.

Şekil 1. Araç Tarafı Şarj Arayüzünün PE Pimi

Şarj yöntemi olarak AC adaptörünü kullanmayı ele alalım.elektrikli araç şarj istasyonuAraç bağlantı konektörü olarak çift yönlü fiş kullanır.elektrikli aracın şarj portuÖrnek olarak, bu şarj sisteminin kontrol devresi analiz edilmiş ve devre şeması Şekil 2'de gösterilmiştir.

Güç kaynağı ekipmanı şarj moduna alındığında, ekipmanda herhangi bir arıza yoksa, algılama noktası 1'deki voltaj 12V olmalıdır.

Operatör şarj tabancasını tuttuğunda ve mekanik kilidi bastığında S3 kapanır, ancak araç arayüzü tam olarak bağlanmaz ve algılama noktası 1'deki voltaj 9V'tur.

Ne zamanşarj tabancasıAraç şarj portuna tam olarak bağlandığında S2 kapanır. Bu sırada, algılama noktası 1'deki voltaj hızla düşer. Güç kaynağı ekipmanı, CC bağlantısı üzerinden sinyali onaylar ve şarj kablosunun dayanabileceği akımı algılar, S1 anahtarını 12V ucundan PWM ucuna geçirir.

Algılama noktası 1'deki voltaj 6V'a düştüğünde, güç kaynağı ekipmanının K1 ve K2 anahtarları çıkış akımına yaklaşır ve böylece güç kaynağı devresi tamamlanır. Elektrikli araç ve güç kaynağı ekipmanı elektriksel bağlantı kurduktan sonra, araç kontrol cihazı, algılama noktası 2'deki PWM sinyalinin görev döngüsünü değerlendirerek güç kaynağı ekipmanının maksimum güç kaynağı kapasitesini belirler. Örneğin, 16A'lik bir şarj istasyonu için görev döngüsü %73,4'tür; bu nedenle CP ucundaki voltaj 6V ile -12V arasında dalgalanırken, CC ucundaki voltaj... 4,9V'tan (bağlı durum) 1,4V'a (şarj durumu) düşer.

Araç kontrol ünitesi şarj bağlantısının tamamen kurulduğunu (yani S3 ve S2'nin kapalı olduğunu) belirledikten ve araç içi şarj cihazının izin verilen maksimum giriş akımının ayarını tamamladıktan sonra (S1 PWM terminaline geçer, K1 ve K2 kapanır), araç içi şarj cihazı elektrikli aracı şarj etmeye başlar.

Bu işlem sırasında, PE topraklama kablosu bağlantısı kesilirse, algılama noktasında voltaj değişimi olmaz, güç kaynağı devresi iletilemez ve elektrikli araç ile güç kaynağı ekipmanı arasında elektriksel bağlantı kurulamaz. Bu durumda, araç içi şarj cihazı kapalı durumda olacaktır.

2. Şarj sisteminin topraklama bağlantısının kesilmesi testi

Eğer bir topraklamaAC şarj istasyonunun şarj sistemiArızalar durumunda, güç kaynağı ekipmanı akım kaçırabilir ve bu da elektrik çarpmasına ve kişisel yaralanmaya yol açabilir. Bu nedenle, şarj istasyonlarının test edilmesi ve incelenmesi çok önemlidir. GB/T20324, GB/T 18487 ve NB/T 33008 gibi standartlara göre, AC şarj istasyonu testleri esas olarak genel incelemeleri, yük altında devre anahtarlama testlerini ve bağlantı anormalliği testlerini içerir. BAIC EV200 örneği üzerinden, araç içi şarj cihazının giriş ve çıkış akımındaki değişiklikler test edilerek, anormal PE topraklamasının şarj sisteminin şarj durumu üzerindeki etkisi gözlemlenir.

Şekil 3'te gösterilen sistemde, araç içi şarj cihazının sol tarafındaki CC ve CP terminalleri şarj kontrol sinyal hatlarıdır; PE topraklama kablosudur; ve L ve N 220V AC giriş terminalleridir.

Araç içi şarj cihazı diyagramının sağ tarafındaki terminaller düşük voltajlı iletişim terminalleridir. Ana işlevleri, araç içi şarj cihazı sinyalini VCU bağlantı onay hattına geri beslemek, bağlantı durumunu gösteren gösterge panelini uyandırmak için şarj uyandırma sinyal hattını etkinleştirmek ve şarj cihazının VCU ve BMS'yi uyandırmasını sağlamaktır. Ardından VCU, şarj durumunu göstermeye başlamak için gösterge panelini uyandırır. Güç bataryasının içindeki pozitif ve negatif ana röleler, VCU'dan gelen komutlarla kapanmak üzere BMS tarafından kontrol edilir ve böylece güç bataryasının şarj işlemi tamamlanır. Şekil 3'teki araç içi şarj cihazının altındaki, yüksek voltaj kontrol kutusuna bağlı terminal, yüksek voltajlı DC çıkış terminalidir.

PE topraklama arıza testinde, giriş ve çıkış akımlarını eş zamanlı olarak ölçmek için iki akım kelepçesi kullanıldı. Kendi yapımımız olan bir AC güç kaynağı kullanılarak PE açık devre arızası oluşturuldu. PE hattı normalde topraklanmışken, topraklama anahtarı AÇIK konumdaydı. Akım kelepçesi L (veya N) hattına uygulandığında, yerleşik şarj cihazının ölçülen AC giriş akımı yaklaşık 16A idi. Diğer akım kelepçesi yerleşik şarj cihazının DC çıkış güç terminaline uygulandığında ise ölçülen akım yaklaşık 9A idi.

PE topraklama kablosu bağlantısı kesildiğinde ve topraklama anahtarı KAPALI konumdayken, araç içi şarj cihazının ölçülen AC giriş akımı 0A ve DC çıkış güç akımı da 0A idi. Açık devre testi tekrar yapıldığında, her iki akım da anında 0A'ya döndü. PE terminalinde yapılan bu açık devre testi, PE topraklama kablosu bağlantısı kesildiğinde, araç içi şarj cihazının giriş ve çıkış terminallerinde akım olmadığını, yani araç içi şarj cihazının çalışmadığını ve bu nedenle yüksek voltaj kontrol kutusuna yüksek voltajlı elektrik vermediğini ve böylece güç bataryasının şarj olmasını engellediğini göstermektedir.

AC şarj istasyonları için topraklama koruması şarttır. Topraklama koruması olmadan, şarj istasyonları elektrik çarpması tehlikesi oluşturabilir. Şarj devresinin kendiliğinden kapanma koruması nedeniyle, elektrikli araç ile güç kaynağı ekipmanı arasında bağlantı kurulamaz ve araç içi şarj cihazı çalışmaz.

-SON-